外场对GaAs/GaAlAs及闪锌矿InGaN/GaN量子阱的影响

摘要

近几年来，低维半导体异质结构由于其特殊的物理性质及其在光电子器件方面较好的应用前景而受到了广泛的关注。而且一些研究结果表明:杂质、外场（如电场、激光场等）、温度、静水压力等会对半导体光电器件的光电性质产生一定的影响。本文利用有效质量近似和变分原理，研究了激光场和温度对GaAs/Ga1-xAlxAs量子阱中基态施主束缚能的影响;另外，还分析讨论了静水压力、电场和激光场对闪锌矿InGaN/GaN量子阱杂质态的影响。
　　 (1)为了研究激光场和温度对GaAs/Ga1-xAlxAs量子阱中基态施主束缚能的影响，我们利用有效质量近似和变分原理，具体地计算了基态施主束缚能随着杂质位置、激光参数、温度、Al含量和阱宽变化的情况。计算结果表明:对于任何给定的温度、阱宽、杂质位置和Al含量，随着激光场的增强，基态施主束缚能呈减小的趋势。对于量子阱中心处的杂质施主束缚能，激光场的影响较明显。然而，当杂质向量子阱的边缘处靠近时，杂质基态施主束缚能受激光场的影响减弱。尤其是对位于杂质位置Z1=L/2处的杂质，随着激光场的增加，其施主束缚能先增加，达到一个最大值，然后开始减小。小尺寸的量子阱受激光场的影响更明显。对于固定的杂质位置、激光参数、Al含量和阱宽，温度的增加使基态施主束缚能减小。除此之外，我们的结果还显示:基态施主束缚能随着Al含量的增加而增加，随着量子阱宽的增大而减小。然而，对于较大的阱宽，束缚能减小的趋势变慢。
　　 (2)为了研究激光场、电场和静水压力对闪锌矿InGaN/GaN量子阱中杂质态的影响，基于有效质量近似和变分原理，我们计算了基态施主束缚能随杂质位置、静水压力、电场和阱宽的变化情况。计算结果表明:对于任何给定的电场和激光场，静水压力使位于不同杂质位置处的杂质施主束缚能增加。当施加的电场和激光场较弱时，静水压力对闪锌矿In0.1Ga0.9N/GaN量子阱中杂质的施主束缚能有明显的影响。而且窄量子阱中的杂质束缚能受静水压力的影响明显一些。随着激光场的增加，杂质施主束缚能减小。对于不同的电场，激光场的施加减小了阱宽对施主束缚能的影响。电场能够使施主束缚能关于量子阱中心呈现非对称分布的状态。在激光场存在的情况下，电场和静水压力对杂质束缚能的影响减弱。在阱宽较大的量子阱中，以及静水压力较小的情况下，电场对杂质束缚能的影响更明显.另外，静水压力和激光场对位于量子阱中心处的杂质束缚能影响明显。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 半导体科学技术的发展历程与趋势

1．2 半导体材料简介

1．2．1 半导体材料的分类

1．2．2 异质结概念及其应用

1．3 低维半导体系统

1．3．1 超晶格的发展和应用

1．3．2 半导体超晶格和量子阱结构

1．4 半导体材料中杂质

第二章 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体

2．1 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体晶体结构

2．2 GaAs的能带结构

2．3 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料的性质

2．3．1 GaAs材料性质

2．3．2 GaN材料发展概要

2．3．3 GaN材料的特性

2．3．4 GaN晶体生长

第三章 激光场和温度对GaAs／Ga1-xAlxAs量子阱中施主杂质态的影响

3．1 研究背景及现状

3．2 理论计算模型

3．3 计算结果与讨论

3．4 结论

第四章 静水压力、电场和激光场对闪锌矿InGaN／GaN杂质态的影响

4．1 研究背景及现状

4．2 理论方法

4．3 计算结果和讨论

4．4 小结

第五章 结论

参考文献

致谢

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